养殖水环境化学复习资料

养殖水环境化学复习资料养殖13级第一章天然水的主要理化性质1、名词解释（1）海水常量成分恒定性原理：海水的总含盐量或盐度是可变的，但常量成分浓度之间的比值几乎保持恒定。“海水常量成分恒定性原理”又称为“主要成分恒比关系原理”、“海水组成的恒定性原理”、“Marcet原理”和“Dittmar定律”。（2）离子总量：离子总量是指天然水中各种离子的含量之和。单位：mg/L、mmol/L或g/kg、mmol/kg。（3）矿化度：用蒸干称重法得到的无机矿物成分的总量，标准温度：105～110℃，反映淡水水体含盐量的多少。（4）天然水的依数性：指稀溶液蒸气压下降（Δp），沸点上升（Δtb），冰点下降（Δtf）值都与溶液中溶质的质量摩尔浓度(b)成正比，而与溶质的本性无关。（5）电导率：为在相距1m（或1cm)，面积为1m2(或1cm2)的两平行电极之间充满电解质溶液时两电极间具有的电导。测定的标准温度为25℃。（6）补偿深度：有机物的分解速率等于合成速率的水层深度称为补偿深度。（7）离子强度：是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度（a）和浓度（c）之间存在定量的关系，其表达式为：a=γc·c。（8）离子活度：衡量溶液中存在离子所产生的电场强度的量度。溶液中离子的浓度越大，离子所带的电荷数越多，粒子与它的离子氛之间的作用越强，离子强度越大。（9）水体自净：在自然条件下，一方面由于生物代谢废物等异物的侵入、积累导致水体经常遭受污染；另一方面，水体的物理、化学及生物作用，又可将这些有害异物分解转化，降低以至消除其毒性，使受到污染的水体恢复正常机能，这一过程称为水体的“自净作用”。2、天然水中的常量元素。海水与淡水中都有的常量元素：阳离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+阴离子：HCO-、SO42-、Cl-淡水中有CO32-，海水中有H4BO4-、Br、Sr。3、哪些参数能反映天然水的含盐量？相互间的关系？§常用的有离子总量、矿化度、氯度还有盐度。其中矿化度是用来反映淡水水体含盐量多少的，氯度和盐度是反映海水含盐量多少的。对于海水离子总量、矿化度和盐度三者之间的关系为：总含盐量离子总量盐度矿化度。4、海水盐度、氯度是怎样定义的？它们之间关系如何？答：（1）氯度的原始定义：将1000g海水中的溴和碘以等当量的氯取代后，海水中所含氯的总克数。用Cl‰符号表示。氯度的新定义：海水样品的氯度相当于沉淀海水样品中全部卤族元素所需纯标准银（原子量银）的质量与该海水样品质量之比的0.3285234倍，用10-3作单位。用Cl符号表示。（2）盐度的原始定义：当海水中的溴和碘被相当量的氯所取代，碳酸盐全部变为氧化物，有机物完全氧化时，海水中所含全部固体物的质量与海水质量之比，称为盐度。以10-3或‰为单位，用符号S‰表示。与氯度的关系：S‰=0.030+1.8050Cl‰1966年提出的经验公式为：S‰=1.80655Cl‰1978年实用盐度，电导盐度计出现，由电导率测盐度。5、阿列金分类法如何对天然水分类？为什么硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中没有Ⅰ型水？（1）根据含量最多的阴离子分为三类：碳酸盐类C、硫酸盐类S、氯化物类Cl。（2）根据含量最多的阳离子分为三组：钙组——Ca、镁组——Mg、钠组——Na。（3）根据阴阳离子含量的比例关系分为四个型Ⅰ型：22233212121MgCaCOHCOCCCC（弱矿化水）Ⅱ型：24233222332121g212121SOCOHCOMCaCOHCOCCCCCCC（河水、湖水、地下水）Ⅲ型:)(2121g2121or,2423322KNaClSOCOHCOMCaCCCCCCC（海水、受海水影响地区的水和许多具高矿化度的地下水）Ⅳ型:023321COHCOCC（酸型沼泽水、硫化矿床水和火山水，不含HCO3-）在碳酸盐类水中不可能有Ⅳ型水，在硫酸盐与氯化物类的钙组和镁组中也不可能有Ⅰ型水，而硫酸盐与氯化物类的钠组一般没有Ⅳ型水。（4）水质类型符号LmmolCaC/0.5,g/L表示碳酸类钙组第Ⅱ型水，总硬度为5.0mmol/L，含盐量为0.4g/L。6、影响天然水渗透压的因素有哪些？渗透压和冰点有何关系？（1）影响因素：①溶液中溶剂的体积；②物质的量浓度；③热力学温度；④质量摩尔浓度。（2）渗透压与冰点的关系：渗透压的测定可由冰点降低法间接求得。①Δp=K·b;②Δtf=Kf·b,由于式①和式②中浓度等同，故可以用冰点下降法测定溶液的渗透压摩尔浓度。7、海水密度与那些因素有关？温度和盐度哪个对海水密度的影响更大？（1）纯水的密度是温度和压力的函数，在4℃时密度最大。（2）海水的密度是盐度、温度、压力的函数，但盐度变化1个单位引起密度的变化值比温度变化1℃引起的密度变化之大许多。海水的最大密度随盐度变化的曲线近似于一条直线。（3）总的来说，不同温度密度不同，但具有不同温度和盐度的海水可能具有相同的密度。海水密度的测定温度为17.5℃。8、海水冰点密度最大的温度与盐度有什么关系？盐度24.9的海水有什么特点？（1）盐度小于24.95的咸水或淡水，最大密度时的温度在冰点之上，由密度最大时的温度开始，无论升温或降温，密度都逐渐变小；盐度大于24.95的海水，这与绝大多数物质随温度升高密度下降相一致，最大密度时的温度在冰点之下。（2）盐度24.9的海水冰点和最大密度时的温度相等。9、天然水的电导率与那些因素有关？海水盐度为什么可以用测电导率的方法来测定？（1）电导率与溶液所含离子种类和浓度、温度与压力有关。（2）内陆水的离子组成变化很大，含盐量与电导率就没有一定的关系，不能用测电导率的方法来准确测定含盐量。对于一个特定地区，水质主要离子组成比例变化不大时，可以用水的电导率来反映含盐量的变化。海水的主要成分的比例恒定，电导率与盐度有很精确的关系，这就是用电导率来测盐度的基础。10、什么是风力的涡动混合作用？什么是密度环流？与水的盐度有什么关系？（1）风力的涡动混合作用：水面受到风力的吹拂后，表面水会顺着风向移动，使水在下风岸处产生“堆积”现象，即造成下风岸处水位有所增高，此增高的水位就形成了使水向下运动的原动力，从而产生“风力环流”。（2）密度环流：由密度引起的对流作用称为密度环流。（3）海水的密度是盐度、温度、压力的函数，随着盐度的增加，水的最大密度的温度会下降，提高盐度可以抵消温度升高对密度的影响，使温度较高的海水保持在下层，海水升温时没有密度流，降温时有密度流，降温时密度流可以进行到密度最大时。当盐度大于24.9时，降至冰点无密度流，盐度小于24.9时，升温时有密度流。11、水温四季分布的特点，什么是温跃层？温跃层与水产养殖有什么关系？（1）水温四季分布的特点：①冬季逆分层：表面结冰；水温随深度增加而缓慢升高。②春季全同温：表层水温升高，密度流使上下水对流交换。③夏季正分层：两层（高温表层和低温下层）中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层（温跃层）。④秋季全同温：气温低于水温，表层水温下降，密度增大，发生密度环流；加上风力的混合作用，温跃层消失。（2）夏季或春季如遇连续多天的无风晴天，就会使表层水温有较大的升高，这就增加了上下水混合的阻力。风力不足够大，只能使水在上层进行涡动混合。造成上层有一水温垂直变化不大的较高温水层，下层也有一水温垂直变化不大的较低温水层，两层中间夹有一温度随深度增加而迅速降低的水层，即温跃层。（3）温跃层形成的弊端：水体不易发生上下水层混合作用，氧气和营养盐不易发生上下传递，水体底部易长期出现缺氧现象。解决措施：打破温跃层，风力作用，人为机械作用。12、我国北方越冬池冰封前后由于寒潮风力引起迅速极度降温后又升温现象，当寒潮袭击，持续吹刮-7～-8℃大风时，水温可能急速极度降低；当风力变小，表面全部被冰封住后，底层水水温又会逐渐回升，底层可到2～3℃。13、对我国北方室外海水越冬池，如何才能在冰下底层保持比较高的温度（比如2℃、3℃）？为什么？答：室外海水越冬池底层保温的关键是添加低盐度的海水或者淡水。盐度为35的海水冰点为-1.9℃，最大密度温度（-1.35℃）比冰点低。在秋末冬初降温过程中，如果池水盐度均匀，上下水温将同时下降（全同温），密度流可以一直持续到上下均-1.9℃，然后表层再结冰，不需要依靠风力的吹刮。这对安全越冬是很不利的。为了在底层保持较高的水温，应该使上下盐度有差异——依靠底层水较高的盐度来维持较高水温（用增加盐度的“增密”补偿升高温度的“降密”）。第二章天然水的主要离子1、硬度（1）硬度：硬度是指水中二价及多价金属离子含量的总和。（2）分类：①按阳离子的分类：a.钙硬度：水中与Ca2+所对应的硬度。b.镁硬度：水中与Mg2+所对应的硬度。②按阴离子的分类：a.碳酸盐硬度：水中与HCO3－及CO32－所对应的硬度。这种硬度在水加热煮沸后，绝大部分可以因生成CaCO3↓而除去，故又称为暂时硬度。b.非碳酸盐硬度：对应于硫酸盐和氯化物的硬度，即由钙镁的硫酸盐、氯化物形成的硬度。它们用一般煮沸的方法不能从水中除去，所以又称为永久硬度。（3）表示单位①毫摩/升（mmol/L）：以1升水中含有的形成硬度离子的物质的量之和来表示;②毫克/升(mg/L，CaCO3)：以1升水中所含有的与形成硬度离子的量所相当的CaCO3的质量表示;③德国度（°HG）：以1升水中含有相当于10mgCaO的Ca2+或Mg2＋为1德国度（°HG）。)(/5.50804.2/13CaCOLmgHLmmolGo（4）硬度的计算鱼池水中Ca(HCO3)2200mg/L,Mg(HCO3)2120mg/L。计算水中的总硬度，并以三种单位表示之。解：总硬度=C1/2Ca2++C1/2Mg2+=200×2/162+120×2/146=2.469+1.644=4.113mmol/L=11.533°HG=205.856mgCaCO3/L（5）鱼池水硬度的变化原因：223322COOHCaCOHCOCa（光合作用和呼吸作用）①当光合作用速率超过呼吸作用速率时，CO2不断被吸收利用，碱度、硬度下降，pH上升；②当呼吸作用速率超过光合作用速率时，碱度、硬度上升，pH下降。2、钙、镁离子在水产养殖中的意义。（1）钙、镁是生物生命过程所必需的营养元素；（2）钙离子可降低重金属离子和一价金属离子的毒性；（3）钙、镁离子可增加水的缓冲性；（4）钙、镁离子比例，对海水鱼、虾、贝的存活有重要影响。3、碱度（1）碱度：碱度是反映水结合质子的能力，也就是水与强酸中和能力的一个量。（2）总碱度（AT）：由碳酸氢根碱度、碳酸根碱度、硼酸盐碱度及氢氧根碱度等组成。442334423322BOHCOHCOHOHBOHCOHCOAT（3）表示单位①毫摩尔/升（mmol/L）：用1L水能结合的质子的物质的量表示。②毫克/升(mg/L)：用1L水中能结合H＋的物质所相当的CaCO3的质量（mg作单位）来表示。1mmol/L＝50.05mg/L（CaCO3）。③德国度（°HG）：以10mg/L氧化钙（CaO）为1德国度。1mmol/L＝2.804度（°HG）（4）碱度测定①总碱度：用甲基橙为指示剂；②酚酞碱度：滴定以酚酞为指示剂。（5）计算已知水中HCO3含量为122.04mg/L，C03含量为6.0mg/L，则水的碱度为110.11mg/L。（5）碱度与养殖生产的关系①降低重金属的毒性：重金属一般是游离的离子态毒性较大，重金属离子能与水中的碳酸盐形成络离子。②调节CO2的产耗关系、稳定水的pH值。③碱度过高对养殖生物有毒害作用：一些经济鱼类对高碱度的耐受能力的顺序为，青海湖裸鲤瓦氏雅罗鱼鲫丁鱥尼罗罗非鱼鲤草鱼鳙、鲢。（6）碱度的毒性相关因素：①碳酸盐碱度对鱼的毒性随着pH的升高而增加；②水的盐度会使碱度的毒性增加。4、简要说明天然水中K+含量一般小于Na+的原因。